JP2813105B2 - セラミックス接合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス接合体の製造方法Info
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- JP2813105B2 JP2813105B2 JP7053293A JP7053293A JP2813105B2 JP 2813105 B2 JP2813105 B2 JP 2813105B2 JP 7053293 A JP7053293 A JP 7053293A JP 7053293 A JP7053293 A JP 7053293A JP 2813105 B2 JP2813105 B2 JP 2813105B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス多孔板と
セラミックス管状体との接合体の製造方法に関する。
セラミックス管状体との接合体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは、その成分組成が酸化
物、非酸化物に拘らず、高度の耐熱・断熱性が有り、絶
縁性、導電性、磁気的・誘電的性質等の電気的・電子的
機能を有し、また、耐摩耗性等の機械的性質も優れ、各
種構造物の材料として既に使用され、研究開発されてい
る。セラミックスを機械部品材料や構造物材料として使
用する場合、種々の形状の機械部品や構造部材が要求さ
れ、また各部品や部材の組み合わせも求められることに
なり、一体成形により製造されるものは別として、あら
ゆる部分においてセラミックスを接合固定する必要が生
じる。
物、非酸化物に拘らず、高度の耐熱・断熱性が有り、絶
縁性、導電性、磁気的・誘電的性質等の電気的・電子的
機能を有し、また、耐摩耗性等の機械的性質も優れ、各
種構造物の材料として既に使用され、研究開発されてい
る。セラミックスを機械部品材料や構造物材料として使
用する場合、種々の形状の機械部品や構造部材が要求さ
れ、また各部品や部材の組み合わせも求められることに
なり、一体成形により製造されるものは別として、あら
ゆる部分においてセラミックスを接合固定する必要が生
じる。
【０００３】各種の部品・部材の中でも平板状部材と他
形状の部材とを組み合わせた接合体は、機械部品や構造
部材として多く使用され、平板に複数の孔を穿ち管状体
を貫通固定して使う例も多い。例えば、多管式熱交換器
などには、複数のセラミック管状体の両端部に複数の穿
設孔が形成された多孔板が接合固定された部材が使用さ
れている。
形状の部材とを組み合わせた接合体は、機械部品や構造
部材として多く使用され、平板に複数の孔を穿ち管状体
を貫通固定して使う例も多い。例えば、多管式熱交換器
などには、複数のセラミック管状体の両端部に複数の穿
設孔が形成された多孔板が接合固定された部材が使用さ
れている。
【０００４】このような複数の管状体の両端部に多孔板
が接合されたセラミックス接合体を製造する方法とし
て、図３に示すような複数の穿設孔３を有するセラミッ
クス未焼結体である多孔板１の各々の穿設孔に、セラミ
ックス焼結体である管状体を、管状体の端部が多孔板１
の一表面と合致するように挿入した状態で加熱焼成し、
両者の焼成収縮率の差を利用して一体的に接合する方法
が知られている。
が接合されたセラミックス接合体を製造する方法とし
て、図３に示すような複数の穿設孔３を有するセラミッ
クス未焼結体である多孔板１の各々の穿設孔に、セラミ
ックス焼結体である管状体を、管状体の端部が多孔板１
の一表面と合致するように挿入した状態で加熱焼成し、
両者の焼成収縮率の差を利用して一体的に接合する方法
が知られている。
【０００５】そして、この場合の加熱焼成は、炉材から
のカーボン等の混入防止や雰囲気調整などを目的として
密閉構造とした匣鉢内において、図４に示すようにトチ
４を敷き、この上で管状体２が床面に対して垂直になる
よう立て、管状体の上下両端にそれぞれ多孔板１’、１
が位置決めされた状態にて行われるのが普通である。こ
のように接合物を直接匣鉢状に設置せずトチを介するの
は、匣鉢と多孔板が接触した状態で焼成を行うと、匣鉢
と多孔板との間の摩擦により、多孔板のスムーズな焼成
収縮が妨げられて、変形が生じるからである。そこで、
このような変形防止の手段として、通常は、多孔板と同
等の焼成収縮率を有する材質からなるトチ（基本的には
多孔板と同材質）を匣鉢と管状体下端に位置決めされた
多孔板との間に挿入した状態で焼成を行うのである。
のカーボン等の混入防止や雰囲気調整などを目的として
密閉構造とした匣鉢内において、図４に示すようにトチ
４を敷き、この上で管状体２が床面に対して垂直になる
よう立て、管状体の上下両端にそれぞれ多孔板１’、１
が位置決めされた状態にて行われるのが普通である。こ
のように接合物を直接匣鉢状に設置せずトチを介するの
は、匣鉢と多孔板が接触した状態で焼成を行うと、匣鉢
と多孔板との間の摩擦により、多孔板のスムーズな焼成
収縮が妨げられて、変形が生じるからである。そこで、
このような変形防止の手段として、通常は、多孔板と同
等の焼成収縮率を有する材質からなるトチ（基本的には
多孔板と同材質）を匣鉢と管状体下端に位置決めされた
多孔板との間に挿入した状態で焼成を行うのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては、トチと接触している管状体下端に位置決
めされた多孔板と、トチと接触していない管状体上端に
位置決めされた多孔板とでは、焼成条件に差が生じるこ
ととなり、特に熱容量の大きな比較的大型のトチを用い
る場合には、この焼成条件の差は無視できなものとな
る。すなわち、このような焼成条件の差によって、上端
の接合部と下端の接合部とで接合のタイミングにズレが
生じるなどした場合には、多孔板に反りや割れが生じた
り、接合部の気密性が劣化する等の問題が発生するので
ある。
法においては、トチと接触している管状体下端に位置決
めされた多孔板と、トチと接触していない管状体上端に
位置決めされた多孔板とでは、焼成条件に差が生じるこ
ととなり、特に熱容量の大きな比較的大型のトチを用い
る場合には、この焼成条件の差は無視できなものとな
る。すなわち、このような焼成条件の差によって、上端
の接合部と下端の接合部とで接合のタイミングにズレが
生じるなどした場合には、多孔板に反りや割れが生じた
り、接合部の気密性が劣化する等の問題が発生するので
ある。
【０００７】本発明は、このような従来技術の問題に鑑
みてなされたものであって、その目的とするところは、
管状体下端に位置決めされた多孔板と、管状体上端に位
置決めされた多孔板との焼成条件の差を解消し、多孔板
の反りや割れ、あるいは接合部の気密性劣化などの無い
優れたセラミックス接合体を製造できる方法を提供する
ことにある。
みてなされたものであって、その目的とするところは、
管状体下端に位置決めされた多孔板と、管状体上端に位
置決めされた多孔板との焼成条件の差を解消し、多孔板
の反りや割れ、あるいは接合部の気密性劣化などの無い
優れたセラミックス接合体を製造できる方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題解決するための手段】上記目的を達成するため、
本発明によれば、複数の穿設孔を有するセラミックス未
焼結体である多孔板の各々の穿設孔に、セラミックス焼
結体である管状体を、該管状体の端部が該多孔板の一表
面と合致するように挿入し、該管状体を床面に対して垂
直に立てて該管状体の上下両端にそれぞれ多孔板が位置
決めされた状態で加熱焼成し、両者の焼成収縮率の差を
利用して一体的に接合して、複数の管状体の両端部に多
孔板が接合されたセラミックス接合体を製造する方法に
おいて、管状体の下端に位置決めされた多孔板の下、及
び管状体の上端に位置決めされた多孔板の上にそれぞれ
トチを設置した状態にて加熱焼成することを特徴とする
セラミックス接合体の製造方法が提供される。
本発明によれば、複数の穿設孔を有するセラミックス未
焼結体である多孔板の各々の穿設孔に、セラミックス焼
結体である管状体を、該管状体の端部が該多孔板の一表
面と合致するように挿入し、該管状体を床面に対して垂
直に立てて該管状体の上下両端にそれぞれ多孔板が位置
決めされた状態で加熱焼成し、両者の焼成収縮率の差を
利用して一体的に接合して、複数の管状体の両端部に多
孔板が接合されたセラミックス接合体を製造する方法に
おいて、管状体の下端に位置決めされた多孔板の下、及
び管状体の上端に位置決めされた多孔板の上にそれぞれ
トチを設置した状態にて加熱焼成することを特徴とする
セラミックス接合体の製造方法が提供される。
【０００９】
【作用】本発明においては、図１に示すように、管状体
２の下端に位置決めされた多孔板１の下だけでなく、管
状体２の上端に位置決めされた多孔板１’の上にもトチ
４を設置して加熱焼成を行う。このように上下両方にト
チを設置し、管状体の上下両端に位置決めされた多孔板
のいずれもがトチに接触した状態で加熱焼成を行うこと
により、両者の焼成条件の差が解消されて、多孔板の反
りや割れ等の発生を防止できる。
２の下端に位置決めされた多孔板１の下だけでなく、管
状体２の上端に位置決めされた多孔板１’の上にもトチ
４を設置して加熱焼成を行う。このように上下両方にト
チを設置し、管状体の上下両端に位置決めされた多孔板
のいずれもがトチに接触した状態で加熱焼成を行うこと
により、両者の焼成条件の差が解消されて、多孔板の反
りや割れ等の発生を防止できる。
【００１０】本発明に使用されるセラミックスとして
は、酸化物及び非酸化物化合物等のいずれのセラミック
スを用いてもよく、接合体が使用される構造部材の種
類、機械的強度等必要な使用条件に応じ適宜選択すれば
よい。例えば、エンジン、産業機械及び熱交換器等に使
用する場合は、高強度・高耐熱性の窒化珪素や炭化珪素
が用いられる。多孔板と管状体とは、通常同種のセラミ
ックスで構成される。また、多孔板の形状、厚み、大き
さ、多孔板に穿設される穿設孔の孔数や配置などは特に
制限されず、使用目的、条件等にあわせて適宜選択すれ
ばよい。多孔板の穿設孔は、多孔板の基本形状となる板
状体の成形時に同時に設けてもよいし、成形後に押し抜
きや超音波加工等の手段により穿つようにしてもよい。
トチの形状は、通常、穿設孔が無い以外は多孔板と同形
状とし、材質も基本的には多孔板と同材質とする。
は、酸化物及び非酸化物化合物等のいずれのセラミック
スを用いてもよく、接合体が使用される構造部材の種
類、機械的強度等必要な使用条件に応じ適宜選択すれば
よい。例えば、エンジン、産業機械及び熱交換器等に使
用する場合は、高強度・高耐熱性の窒化珪素や炭化珪素
が用いられる。多孔板と管状体とは、通常同種のセラミ
ックスで構成される。また、多孔板の形状、厚み、大き
さ、多孔板に穿設される穿設孔の孔数や配置などは特に
制限されず、使用目的、条件等にあわせて適宜選択すれ
ばよい。多孔板の穿設孔は、多孔板の基本形状となる板
状体の成形時に同時に設けてもよいし、成形後に押し抜
きや超音波加工等の手段により穿つようにしてもよい。
トチの形状は、通常、穿設孔が無い以外は多孔板と同形
状とし、材質も基本的には多孔板と同材質とする。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００１２】（実施例）窒化珪素粉末１０００ｇに、焼
結助剤としてＹ2Ｏ3１０ｇ、ＭｇＯ１０ｇ、ＺｒＯ3５
ｇ、有機バインダーとしてポリビニルアルコール１ｇを
添加し、更に水１０００ｇを加え、窒化珪素玉石（φ５
mm）を用いてアトライタにより４時間粉砕・混合を行っ
た。得られた微粉砕混合物を、スプレードライヤーによ
って乾燥・造粒して得た粉末を原料として、押出成形に
より管状の成形体を作製し、１１０℃で１０時間乾燥さ
せた。乾燥後５００℃で５時間バインダー仮焼を行い、
更に１６５０℃で１時間焼成して、外径８mm、内径６m
m、長さ３００mmの管状体を得た。
結助剤としてＹ2Ｏ3１０ｇ、ＭｇＯ１０ｇ、ＺｒＯ3５
ｇ、有機バインダーとしてポリビニルアルコール１ｇを
添加し、更に水１０００ｇを加え、窒化珪素玉石（φ５
mm）を用いてアトライタにより４時間粉砕・混合を行っ
た。得られた微粉砕混合物を、スプレードライヤーによ
って乾燥・造粒して得た粉末を原料として、押出成形に
より管状の成形体を作製し、１１０℃で１０時間乾燥さ
せた。乾燥後５００℃で５時間バインダー仮焼を行い、
更に１６５０℃で１時間焼成して、外径８mm、内径６m
m、長さ３００mmの管状体を得た。
【００１３】また、管状体の作製に用いたものと同じ原
料を用いて、静水圧プレス成形により、７ton/cm2の圧
力を加えて板状の成形体を作製した。これを上記管状体
の作製におけると同様の条件で乾燥及びバインダー仮焼
し、更に窒素雰囲気中１３５０℃で３時間仮焼を行っ
た。得られた３５０×１７０mm、厚さ２０mmの仮焼体
に、超音波加工により、管状体を挿入し接合するための
孔径９．３mmの複数の穿設孔を形成し、多孔板を得た。
料を用いて、静水圧プレス成形により、７ton/cm2の圧
力を加えて板状の成形体を作製した。これを上記管状体
の作製におけると同様の条件で乾燥及びバインダー仮焼
し、更に窒素雰囲気中１３５０℃で３時間仮焼を行っ
た。得られた３５０×１７０mm、厚さ２０mmの仮焼体
に、超音波加工により、管状体を挿入し接合するための
孔径９．３mmの複数の穿設孔を形成し、多孔板を得た。
【００１４】次いで、得られた多孔板の各穿設孔に、そ
れぞれ管状体をその端部が多孔板の一表面に合致するよ
う挿入し、図１のように管状体２を床面に対して垂直に
立てて管状体２の上下両端にそれぞれ多孔板１’、１が
位置決めされ、多孔板１の下、及び多孔板１’の上に、
穿設孔がない以外は多孔板と同じ形状のトチ４を設置し
た状態にて、窒素雰囲気中１６００℃で３時間加熱焼成
し、接合一体化して、図２に示すような管状体２の上下
端部に多孔板１、１’が接合されたセラミックス接合体
を得た。なお、焼成接合の締め代は０．２mmとした。
れぞれ管状体をその端部が多孔板の一表面に合致するよ
う挿入し、図１のように管状体２を床面に対して垂直に
立てて管状体２の上下両端にそれぞれ多孔板１’、１が
位置決めされ、多孔板１の下、及び多孔板１’の上に、
穿設孔がない以外は多孔板と同じ形状のトチ４を設置し
た状態にて、窒素雰囲気中１６００℃で３時間加熱焼成
し、接合一体化して、図２に示すような管状体２の上下
端部に多孔板１、１’が接合されたセラミックス接合体
を得た。なお、焼成接合の締め代は０．２mmとした。
【００１５】得られたセラミックス接合体には、多孔板
の割れは認められなかった。また、多孔板の平面度を測
定したところ、結果は平面度０．１mmで、ほとんど反り
の無いものであった。更に、このセラミックス接合体か
ら、１本の管状体に上端部又は下端部のどちらか一方の
み多孔板が接合されたサンプルを切り出し、図５に示す
気密性試験装置を用いて接合部の気密性を調べた。図５
においてサンプル１１は、水槽８に設置された保持治具
７により保持されており、保持治具７とサンプル１１と
の間はＯリング９により封止されている。そして、この
状態で７kg/cm2のエアを通気路１０を介して負荷し接合
部からのエアの漏出の有無を調べたところ、漏出は認め
られなかった。
の割れは認められなかった。また、多孔板の平面度を測
定したところ、結果は平面度０．１mmで、ほとんど反り
の無いものであった。更に、このセラミックス接合体か
ら、１本の管状体に上端部又は下端部のどちらか一方の
み多孔板が接合されたサンプルを切り出し、図５に示す
気密性試験装置を用いて接合部の気密性を調べた。図５
においてサンプル１１は、水槽８に設置された保持治具
７により保持されており、保持治具７とサンプル１１と
の間はＯリング９により封止されている。そして、この
状態で７kg/cm2のエアを通気路１０を介して負荷し接合
部からのエアの漏出の有無を調べたところ、漏出は認め
られなかった。
【００１６】（比較例）図４に示すように、管状体２の
下端に位置決めされた多孔板１の下にのみトチ４を設置
した以外は実施例と同様にしてセラミックス接合体を作
製したところ、多孔板に割れが発生した。また、この接
合体について、実施例と同様にして接合部の気密性を調
べた結果、かなりの量のエア漏れが認められた。
下端に位置決めされた多孔板１の下にのみトチ４を設置
した以外は実施例と同様にしてセラミックス接合体を作
製したところ、多孔板に割れが発生した。また、この接
合体について、実施例と同様にして接合部の気密性を調
べた結果、かなりの量のエア漏れが認められた。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼成収縮率差を利用したセラミックス多孔板とセラミッ
クス管状体の接合体の製造において、管状体の下端に位
置決めされた多孔板の下、及び管状体の上端に位置決め
された多孔板の上の両方にそれぞれトチを設置して加熱
焼成を行うことにより、両者の焼成条件の差が解消され
て、多孔板の反りや割れ、あるいは接合部の気密性劣化
などの無い優れたセラミックス接合体を製造できる。
焼成収縮率差を利用したセラミックス多孔板とセラミッ
クス管状体の接合体の製造において、管状体の下端に位
置決めされた多孔板の下、及び管状体の上端に位置決め
された多孔板の上の両方にそれぞれトチを設置して加熱
焼成を行うことにより、両者の焼成条件の差が解消され
て、多孔板の反りや割れ、あるいは接合部の気密性劣化
などの無い優れたセラミックス接合体を製造できる。
【図１】本発明のセラミックス接合体の製造方法を示す
側面説明図である。
側面説明図である。
【図２】セラミックス接合体の一例を示す側面図であ
る。
る。
【図３】多孔板の平面図である。
【図４】従来のセラミックス接合体の製造方法を示す側
面説明図である。
面説明図である。
【図５】気密性試験装置を示す説明図である。
１、１’ 多孔板 ２ 管状体 ３ 穿設孔 ４ トチ ７ 保持治具 ８ 水槽 ９ Ｏリング １０ 通気路 １１ サンプル
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の穿設孔を有するセラミックス未焼
結体である多孔板の各々の穿設孔に、セラミックス焼結
体である管状体を、該管状体の端部が該多孔板の一表面
と合致するように挿入し、該管状体を床面に対して垂直
に立てて該管状体の上下両端にそれぞれ多孔板が位置決
めされた状態で加熱焼成し、両者の焼成収縮率の差を利
用して一体的に接合して、複数の管状体の両端部に多孔
板が接合されたセラミックス接合体を製造する方法にお
いて、管状体の下端に位置決めされた多孔板の下、及び
管状体の上端に位置決めされた多孔板の上にそれぞれト
チを設置した状態にて加熱焼成することを特徴とするセ
ラミックス接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7053293A JP2813105B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | セラミックス接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7053293A JP2813105B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | セラミックス接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279132A JPH06279132A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2813105B2 true JP2813105B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=13434246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7053293A Expired - Fee Related JP2813105B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | セラミックス接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2813105B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP7053293A patent/JP2813105B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06279132A (ja) | 1994-10-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980721 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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